Ремонт трансформаторов с разборкой активной части
Введение
При капитальном ремонте с разборкой активной части документацию ведут по особо ответственным операциям [13,9]. Например, для трансформаторов I--IV габаритов такой операцией является сушка активной части, в процессе которой ведут протокол (журнал) сушки. Выполняют комплекс приемосдаточных испытаний. Составляют протокол испытаний, являющийся основным документом отремонтированного трансформатора.
1. Диагностика состояния и дефектация трансформатора
Магнитопровод. При дефектах межлистовой изоляции возможны перегревы, вызываемые вихревыми токами или токами в короткозамкнутых контурах.
Возможна конденсация влаги на поверхности масла. Попадая на верхнее ярмо, влага проникает между пластинами активной стали в виде водомасляной эмульсии, разрушает межлистовую изоляцию, вызывая коррозию.
С ухудшением состояния масла (понижается температура вспышки, повышается кислотность) увеличиваются потери холостого хода. Для выявления повреждений рекомендуется произвести осмотр активной части трансформатора, провести анализ масла, проверить измерениями изоляцию стальных деталей остова от активной стали и т.д.
Обмотки. Характерным повреждением в обмотках является витковое замыкание. Причиной его может быть разрушение изоляции из-за старения или длительных перегрузок вследствие механических повреждений (коротких замыканиях).
Признаками повреждения являются работа газовой защиты, ненормальный нагрев, разные сопротивления фаз постоянному току и т.д. Выявление места повреждения возможно при внешнем осмотре активной части с помощью измерения сопротивления обмоток постоянному току.
На трансформаторах от 1000 кВ·А газовое реле является элементом защиты трансформатора. При повреждениях внутри трансформатора происходит выделение газов, в результате срабатывает реле. О характере повреждения можно судить по анализам газа в реле, его количеству, горючести, цвету и химическому составу. Контроль за работой газовой защиты, анализ ее позволяют выявить повреждения на ранней стадии и оперативно устранить неполадки в работе трансформатора.
Описанные методы контроля не позволяют обнаруживать частичные повреждения изоляции в начальной стадии их развития. Поэтому перспективным направлением является периодический анализ растворенных в масле газов, определяемых хроматографическим методом.
Прием трансформаторов в ремонт. Не ремонтируют трансформаторы с магнитной системой из горячекатаной стали, оклеенной бумагой с вышедшей из строя магнитной системой (оплавление пластин, «пожар в стали»), со значительным повреждением баков.
При сдаче трансформатора в ремонт заказчик составляет наряд-заказ, в котором указывает область применения трансформатора; условия, в которых он эксплуатировался (характер нагрузок, наличие толчков и перегрузок, загрязненность воздуха и т.п.); специальные требования; дефекты и неисправности, имевшие место при эксплуатации (течь масла; повышенные температура масла, потери и т.д.); виды и сроки ремонтов, которым подвергался трансформатор, с указанием выполнявшей ремонт организации.
Представители ремонтного предприятия знакомятся с документацией трансформатора, осматривают, проводят дефектацию трансформатора и сведения заносят в «Ведомости осмотра и дефектации», после чего определяют объем ремонта.
При сдаче отремонтированного трансформатора составляют приемо-сдаточный акт, в котором перечисляются все выполненные работы и даются рекомендации по использованию трансформатора (параллельной работы, несимметричных режимов и др.).
Дефектация в собранном виде. В объем капитального ремонта входит замена обмоток и главной изоляции, ремонт магнитной системы с переизолировкой пластин, замена отдельных устройств, системы охлаждения, устройств переключения ответвлений и т.п. Разбирают активную часть трансформатора. После расшихтовки верхнего ярма снимают обмотки и изоляцию. При необходимости переизолировки пластин магнитную систему разбирают. Разобрав трансформатор, производят дефектацию его частей, ремонтируют узлы и детали или заменяют их новыми и затем производят сборку. При ремонтах с расшихтовкой верхнего ярма обязательными являются сушка активной части и очистка трансформаторного масла.
Для выявления течей масла осматривают бак. К дефектации относятся и электрические испытания для определения повреждений и их характера: отбор пробы масла для испытания его электрической прочности и сокращенного химического анализа; измерение характеристик изоляции.
При разборке трансформатора каждый узел дефектируют и сразу определяют объем ремонтных работ.
Последовательность работ и технологические операции с момента выемки активной части из бака (для трансформаторов II --III габаритов). При осмотре активной части определяют состояние изоляции обмоток и отводов, качество прессовки обмоток, отсутствие деформаций. Бумажную изоляцию проверяют на отсутствие повреждений и механическую прочность, разделяя на:
1) эластичную (при сгибе вдвое не ломается);
2) твердую (при сгибе вдвое образуются трещины);
3) хрупкую (при сгибе вдвое изоляция ломается);
4) ветхую (при сгибе до прямого угла изоляция ломается).
Определяют состояние главной изоляции, отсутствие деформаций обмоток и смещения витков.
Осматривают и фиксируют состояние отводов, переключателя ответвлений, контактов и паек, стяжных шпилек и их изоляции, исправность заземления магнитопровода, отсутствие короткозамкнутого контура в магнитной системе. Если активная часть подлежит разборке, то перед демонтажем отводов выполняют эскиз их размещения и крепления планками.
Рис. 1
По результатам дефектации активной части устанавливают объем ремонта.
При хорошем состоянии обмоток и магнитопровода активную часть ремонтируют в объеме, рассмотренном в гл. 11; при необходимости активная часть подвергается сушке.
Определяют основные размеры магнитной системы. По результатам замеров расстояния между стержнями С, высоты окна H, диаметра стержня d и высоты ярма составляют эскиз магнитной системы.
Если объем ремонта требует полной дефектации, определяют размеры обмоток l, a1, a2 и их частей, отдельные изоляционные расстояния a01, a12, l0, размеры изоляционных цилиндров, число витков в отдельных катушках, конструкцию и состояние внутренних обмоток, а также конструкцию и состояние всей внутренней изоляции (Рис. 1).
Ответственными данными являются размеры провода, а также число витков в обмотках.
2. Демонтаж активной части трансформатора
Демонтаж крышки и отводов. Разборку активной части начинают с отсоединения от переключающего устройства и вводов регулировочных и линейных отводов. Отводы маркируют, вводы и переключатель ответвлений демонтируют до или после съема крышки с активной части.
При осмотре вводов определяют возможность их повторного использования. Если отводы имеют хорошую изоляцию и не нуждаются в замене, их снимают вместе с несущей деревянной рамной конструкцией, что позволяет сократить объем работ при сборке.
Расшихтовка верхнего ярма, демонтаж обмоток и изоляции. Разборку активной части начинают с распрессовки обмоток и верхнего ярма (Рис. 2, где 1 -- уравнительная изоляция; 2 -- ярмовая изоляция; 3,4 -- обмотки ВН и НН; 5-- изоляционные цилиндры; 6 -- вертикальные стяжные шпильки; 7 -- верхняя ярмовая балка; 8 -- изоляционная прокладка). Ярмовые балки со стороны ВН и НН не взаимозаменяемы, поэтому перед съемом их маркируют надписями. По первым вынутым пластинам устанавливают качество изоляции пластин и необходимость ее восстановления. Демонтированные пластины отправляют к лакировальной установке.
Приступая к демонтажу обмоток и изоляции, оценивают их состояние. Если обмотки не заменяют, а только ремонтируют, то детали главной изоляции снимают, осматривают, устраняют небольшие дефекты и используют в дальнейшем. При повреждении хотя бы одной из обмоток демонтируют со стержней все обмотки, так как металлические оплавления и копоть, возникшие под действием электрической дуги, осаждаются на всех обмотках и изоляции.
Обмотки большой массы снимают специальным съемным приспособлением.
Рис. 2
Приспособления для съема и насадки обмоток трансформаторов IV--VII габаритов делают трехлучевыми под углом 120°.
После демонтажа обмоток снимают со стержня нижнюю ярмовую и уравнительную изоляцию, электрокартонный цилиндр и буковые детали расклиновки внутренней обмотки. Если из-за износа изоляции обмотки подлежат замене, то заменяют и деревянные детали.
3. Ремонт обмоток и магнитной системы трансформатора
Ремонт обмоток трансформатора. Если при сильном нажатии пальцем изоляция разрушается, нужно заменять обмотки. При ремонте с обмоточного провода удаляется старая изоляция, после чего он отжигается, рихтуется и переизолируется.
Для удаления старой изоляции и отжига обмотку разматывают на отдельные бухты, которые нагревают в закрытой печи при температуре 500...600єС. При этом изоляция обгорает и снимаются внутренние упругие напряжения в меди -- она становится «мягкой». Чтобы провод не спутался при обжиге, бухты бандажируют проволокой. Удаляют изоляцию путем протягивания провода через устройство, в котором изоляция разрезается в продольном направлении, очищается скребками и рихтуется. Провод рихтуют протягиванием через систему стальных роликов, перематывают на барабаны.
Провода соединяют внахлест электропайкой серебряным припоем. Места паек опиливают, зачищают наждачной шкуркой, после чего провод изолируют на специальных бумагооплеточных станках (Рис. 3).
Рис. 3
С помощью натяжного устройства 4 провод с барабана 1 протягивается через рихтовочное устройство 2, состоящее из системы стальных роликов, расположенных вертикально и горизонтально, затем проходит через вращающийся вокруг него бумагообмотчик 3 и далее на барабан 5.
Сушка, прессовка и пропитка обмоток. После намотки обмотки имеют увеличенный по сравнению с расчетным осевой размер, поэтому их стягивают стальными плитами и шпильками, сушат и прессуют до получения указанной высоты. На верхней плите устанавливают пружины (тарельчатого типа), под действием которых по мере высыхания и усадки изоляции обмотки автоматически подпрессовываются.
В заводских условиях обмотки сушат под вакуумом в специальном термошкафу, а при индивидуальном ремонте -- в шкафу с электроподогревом или в металлическом баке индукционным методом (см. § 3.3). После сушки 10...15 ч при 100...105°С обмотки прессуют, равномерно подтягивая гайки на шпильках стяжных плит до получения заданного осевого размера.
Чтобы придать обмоткам монолитность и механическую прочность, обмотки пропитывают погружением в лак МЛ-92 и запекают. Перед погружением в лак обмотки подогревают до 50...70°С. Длительность пропитки 15...40 мин. Когда излишек лака стечет, обмотку помещают в термошкаф, где выдерживают при температуре 100...105єС в течение 10...12ч. Для обеспечения механической прочности обмоток, изготавливаемых без пропитки и запекания, их витки укладывают более плотно за счет усиления натяжения обмоточного провода и прошивают наружными рейками.
Рис. 4
После сушки обмотки спрессовывают специальным прессом и отделывают -- обрезают выступающие части реек и клиньев, концы изоляционных лент; обрезают и укладывают концы обмоток. После этого обмотки стягивают стальными рамами, в которых их транспортируют и хранят до установки на магнитную систему (Рис. 4, где 1 -- траверса; 2 -- подъемная лапа; 3 -- стяжная шпилька; 4 -- нижняя опорная деревянная прокладка; 5 -- нижняя стальная плита для стяжки обмотки; 6 -- веревка для крепления лап к обмотке; 7 -- обмотка; 8 -- вертикальные рейки обмотки).
Ремонт магнитной системы трансформатора. После демонтажа обмоток проводят дефектировку и определяют объем ремонтных работ магнитной системы. После очистки стержней и нижнего ярма проверяют изоляцию пластин магнитной системы и ярмовых балок и пластин.
Пластины с лаковым покрытием не должны спекаться, а пленка не должна отделяться от них при воздействии неострым предметом. Магнитная система годна, если на шпильках и пластинах нет повреждений, а состояние изоляции хорошее. При мелких дефектах производят частичный ремонт.
Полный ремонт магнитной системы представляет собой трудоемкую работу. Причиной ремонта может быть аварийный процесс, возникший в результате нарушения изоляции пластин и образования контура в магнитной системе и стальных деталях остова. По контуру протекает значительный ток, приводящий к выгоранию изоляции и стали.
Возможно и повреждение стали электрической дугой, возникшей при коротком замыкании в обмотках. При ремонте магнитной системы ограничиваются переизолировкой пластин верхнего ярма.